一种公路自然灾害监测预警系统的制作方法

本发明属于公路交通，更具体地说，特别涉及一种公路自然灾害监测预警系统。

背景技术：

1、灾害监测预警系统的建设和运行，提高公路基础设施防范自然灾害引发重大损毁的能力和水平，监测预警系统的建设和运行应遵循“安全可靠、稳定高效、经济实用、适配兼容”。

2、现有的技术以有线广播系统举例，大都是基于接入市电，无应急电源，无太阳能供电，以传统的网线通过功放直连平台；以爆闪灯举例，大都是太阳能供电，本地化工作，无联网，即使是设备与设备彼此之前通讯，也是以2.4g或者是gps的形式，仅能本地化工作；照明设施仍然是传统的接电加回路控制方式，都是通过后台的rs485或者网线进行与平台直连接线控制；以激光灯举例，仅满足定时控制，以情报板举例也是独立通过网线接入平台，本地无联动，简易文字提示屏大都是固定的文字，远程通过plc或者网络本地的开关，交通信号灯与路侧可变车道也是传统的plc进行控制；

3、以上这种模式，不满足公路自然灾害的实际预警的需求，本地没有断网断电的应对措施，而且传统的实施的拉电拉网的成本高，经济效用低，不符合大规模的推广。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明提供一种公路自然灾害监测预警系统，以解决上述问题。

2、一种公路自然灾害监测预警系统，包括业主平台、第一远程传输链路、第二本地内网传输链路、主机、若干路侧预警终端设备，所述第一远程传输链路依次连通业主平台、云平台、云服务器、主机，所述主机与云服务器之间通过4g无线通讯方式建立数据交互通道，所述第二本地内网传输链路依次连通业主平台、内网服务器、交换机、主机，所述主机与交换机之间通过网线有线通讯方式建立数据交互通道，所述主机集成lora短距无线通讯模块、rs485通讯接口、rj45网口、4g蜂窝通讯模块、gps定位校时模块，所述主机通过lora短距无线通讯模块与全部路侧预警终端设备组网连通，lora短距无线通讯覆盖范围为2千米，主机可向全部路侧预警终端设备下发同步联动控制指令。

3、优选的，所述主机与每一路侧预警终端设备均配置双供电单元，所述双供电单元包含市电供电支路、太阳能供电支路，双供电单元内置蓄电池作为断电应急备用电源，正常状态下由市电供电并为蓄电池充电，市电中断时自动切换至太阳能供电支路及蓄电池供电，所述主机、各类型路侧预警终端设备均设置本地一键应急启动按钮，断网状态下通过本地一键应急启动按钮触发lora短距无线通讯，实现全部路侧预警终端设备同步本地预警作业。

4、优选的，所述路侧预警终端设备包含声音告警设施，所述声音告警设施包含联网功放、定向广播设备，所述联网功放同时配置rj45网口、4g蜂窝通讯模块，联网功放通过io线路与主机电性连接，联网功放可接收主机下发的mp3告警音频、文字转语音告警信息，支持远程调节播放音量、播放频次及语音内容，所述定向广播设备额定功率不低于150w，定向广播设备、联网功放配套设置本地一键应急启动按钮，所述路侧预警终端设备还包含第一类光电告警设施，所述第一类光电告警设施包含照明设施主机、若干低位照明灯具。

5、优选的，所述照明设施主机通过lora短距无线通讯模块与主机组网，所述低位照明灯具单台功率为8瓦，低位照明灯具安装于公路护栏位置，亮度及均匀度符合道路照明相关国家标准要求，所述照明设施主机接收主机下发的开灯、关灯、亮度调节指令，照明设施主机配置本地一键应急启动按钮，所述路侧预警终端设备还包含第二类光电告警设施，所述第二类光电告警设施包含激光灯控制器、彩色激光发射装置，所述激光灯控制器通过rs485通讯接口与主机电性连接，激光灯控制器与爆闪灯装置共杆安装，激光灯控制器配置三键操作控制器，三键操作控制器包含电源按键、功能按键、速度调节按键，所述彩色激光发射装置包含波长520nm绿激光发射器、波长638nm红激光发射器、波长450nm蓝激光发射器，激光灯控制器可控制彩色激光发射装置切换单色扫描模式、彩色扫描模式、多档位扫描速度。

6、优选的，所述路侧预警终端设备还包含声光一体化文字告警单元，所述声光一体化文字告警单元包含爆闪灯装置、简易文字提示屏，爆闪灯装置与简易文字提示屏一体化集成设置，声光一体化文字告警单元设置多组且全部通过lora短距无线与主机组网，所述爆闪灯装置配置多组矩形红蓝发光二极管，红蓝发光二极管交替高频闪烁，闪烁频率及亮度可通过主机远程调节，所述简易文字提示屏由黄色发光二极管灯珠阵列构成，可切换展示停、慢、雨、雪、冰、风预警文字，多块简易文字提示屏可拼接组合输出连续警示语句。

7、优选的，所述路侧预警终端设备还包含文字告警情报板，所述文字告警情报板符合《高速公路led可变信息标志》（gb23828-2023）规范要求，所述文字告警情报板集成lora短距无线通讯模块、rj45网口、4g蜂窝通讯模块，文字告警情报板可接收主机下发的lora本地联动启动信号，同时支持远程有线、无线发布预警文字信息，可显示灾害类型、管制措施、绕行建议等完整预警内容。

8、优选的，所述路侧预警终端设备还包含第一类阻拦设施，所述第一类阻拦设施为道路交通信号灯及配套联网控制器，所述道路交通信号灯符合《道路交通信号灯设置与安装规范》（gb14886-2016）规范要求，所述道路交通信号灯配套联网控制器集成rj45网口、4g蜂窝通讯模块、lora短距无线通讯模块、双供电单元，配套联网控制器设置本地一键应急启动按钮，灾害预警时可切换至红灯禁行状态，所述路侧预警终端设备还包含第二类阻拦设施，所述第二类阻拦设施为路侧可变车道标志及配套多台控制器，路侧可变车道标志依托公路现有门架结构完成安装改造，所述路侧可变车道标志配套控制器集成rj45网口、4g蜂窝通讯模块、lora短距无线通讯模块、双供电单元，配套控制器设置本地一键应急启动按钮。

9、优选的，所述主机采用tcpclient通讯协议，主机支持对接外部第三方公路灾害监测设备平台，实现灾害监测数据、预警控制指令一体化交互，业主平台通过第一远程传输链路、第二本地内网传输链路可远程修改主机4g网络配置参数、内网有线网络配置参数，远程实时采集主机、全部路侧预警终端设备在线状态数据，远程下发各类预警控制指令。

10、优选的，所述主机配置gps定位校时模块，主机通过gps定位校时模块完成系统全域全部路侧预警终端设备统一时间同步，保障lora无线同步联动、远程平台指令下发时序一致。

11、优选的，所述lora短距无线通讯模块可替换为nb-iot、蓝牙、射频等其他短距无线组网方式实现本地设备联动，也可设置单台lora主机作为集中通讯节点，现场全部路侧预警终端设备均向该单台lora主机上报数据并接收控制指令，还可通过本地内网有线通讯方式实现全部路侧预警终端设备之间的联动控制。

12、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

13、本发明中，系统采用4g无线远程传输与内网有线传输双链路并行的上层通讯架构，同时搭配lora本地无线组网与rs485、io有线控制相结合的终端控制架构，多模通讯方式互为冗余备份，既适配无内网基础设施的偏远山区公路场景，也适配已建成光纤局域网的隧道群、服务区场景，可根据现场条件灵活选用传输方式，显著提升系统的环境适配性与通讯可靠性。

14、本发明中，主机及各类路侧预警终端设备均配置本地一键应急启动按钮，断网状态下无需依赖业主平台下发指令，按下任意一键按钮即可通过lora短距无线通讯触发全域设备同步启动预警，实现离线状态下的快速应急响应，解决了传统预警系统断网后完全失效的缺陷，保障灾害突发时预警功能的可用性。

15、本发明中，主机与全部路侧预警终端设备均配置市电供电支路、太阳能供电支路及内置蓄电池的双供电单元，正常状态下市电供电并为蓄电池充电，市电中断时自动切换至太阳能与蓄电池供电，可维持设备长时间持续运行，有效解决偏远路段断电后预警设施瘫痪的问题，大幅提升系统在断电、极端天气等场景下的持续工作能力。

16、本发明中，通过lora短距无线通讯实现2千米范围内声音告警、光电告警、文字告警、车道阻拦等多类型终端设备的统一组网，单条预警指令可触发全部设备同步执行对应动作，打破了传统公路预警设备各自独立的数据孤岛状态，形成声音警示、光电警示、文字提示、车道管制一体化的全域预警闭环，显著提升灾害预警的整体警示效果与处置效率。

17、本发明中，采用lora无线短距组网替代传统全线有线布线方案，大幅减少网线、电缆铺设工程量与施工成本；路侧可变车道标志可依托现有门架结构改造安装，无需新增大量土建工程；双传输链路可复用公路现有内网或公网基础设施，降低部署门槛；统一平台实现全域设备集中管控，减少后期运维成本，整体方案经济适用，便于公路沿线大规模推广部署。